Автокөрмеде көміртегі талшықтан жасалған спорт карын көргенде, бірінші ойыңыз: «Бұл материал қатты қымбат болуы керек» деп ойлайсыз ба? Көміртегі талшықтан жасалған су шелегі туралы пікір кезінде инстинктивті түрде: «Тастап алса сынады, нержавейка болатқа қарағанда мықты емес» деп ойлайсыз ба? Немесе спорт заттарын таңдаған кезде тек қана қара түсті көміртегі талшықты көріп өнімдер , сіз осы материал табиғатынан тек қараңғы болады деп ойлайсыз ба?
Бірнеше жылдар бойы көміртек талшығы саласындағы тәжірибемен иеленген маман ретінде, біз осындай таралған қате түсініктерге әдеттендік. Көміртек талшығы алғаш ғарыштық әлемнен тұтыну нарығына өткен кезде, оның жоғары техникалық бөгеттері мен шектеулі қолданылуы оған «қымбат», «әлсіз» және «біркелкі қара» деген белгілерді берді. Бірақ массалық өндірудегі жаңалықтар мен технологиялық инновациялар арқасында, бүгінгі көміртек талшығы осындай стереотиптерден құтылды. Ол құнын бақылау мүмкіндігін қамтамасыз етіп қана қоймай, масштабты қолдануды іске асырады, соққыға төзімділік сынақтарында металл материалдармен жарыса алады және тіпті техникалық әдістер арқылы түсті әсерлерді көрсетуге мүмкіндік алады.
Қымбат па? Баға этикеттің артындағы технологиялық шығындарды ашу
«Бір килограмм көміртек талшығы он килограмм болатқа тең» деген сөз тіркесі кең таралған, бірақ жоғары баға ешқашан «материалдық үстеме» болған жоқ — бұл технологияға негізделген өндірудің заңды салдары.
Автокөліктердегі көміртек талшығын мысалға ала отырып, оның құны технологиялық бөгеттің үш деңгейін жасырады:
Шикізаттың жоғалуына қатал шарттар
Талшық шығару, алдын-ала тотықтыру және көміртектendirу сияқты бірнеше процестерден өткеннен кейін 2,2 тонна полиакрилонитрил талшығынан соңғысында тек 1 тонна көміртек талшығы алынады, ал шикізаттың құны болаттың құнынан бес есе жоғары болады.
Нақты энергия тұтыну құны
Жылумен өңдеу процесі 1000 градус Цельсийден жоғары температураны сақтауды талап етеді, электр энергиясы өндіріс шығындарының 30%-ын құрайды. Бұл әрбір 10 килограмм көміртек талшығы үшін 200 киловатт-сағат электр энергиясын тұтыну дегенді білдіреді.
Процестің дәлдігіне қатысты жасырын шығындар
Mercedes-Benz V260L үшін көміртек талшықтан жасалған конверсия жинағына 300-ден астам талшық мата қабатын дәл етіп қолмен жабыстыру қажет. Кез келген ығысу өнімді пайдалануға нұқсанды етуі мүмкін, тек сыртқы бөлшектердің өзі 300 000 юань тұрады.
Осыдан да маңыздырақ, ол «тиімділіктің керісінше болуына» жетті: көміртек талшығынан жасалған дене болаттан 60% жеңіл, бұл электр энергиясын пайдаланатын көліктердің қозғалыс қашықтығын 15% арттырады. Ұзақ мерзімді энергия үнемдеу бастапқы шығындарды тез өтелетін етеді. Массалық өндіру технологияларындағы жаңалықтар арқасында тұтынушылық деңгейдегі көміртек талшықтарының бағасы он жыл бұрынғымен салыстырғанда 70% төмендеді және болашақта қарапайым отбасылар үшін одан әрі қолжетімді болады.
Соқтығысқанда сынба? Соққыға төзімділік сынағы керісінше нәтиже көрсетті.
«Көміртек талшығы шыныдай сынғыш» деген қате түсінік оның механикалық қасиеттері туралы біржақты түсініктен туындайды. Екі түрлі эксперименталды деректерді ұсынайық:
Салмақтың соққысына тест
10 кг салмақ және 2 метр биіктіктегі бірдей соққы шарттарында 5 мм қалыңдықтағы көміртегі талшық пластинасында тек бетінде шағын ойық пайда болды, ал сол қалыңдықтағы алюминий қорытпасының пластинасында тесік түзілді. Себебі көміртегі талшық болатқа қарағанда жеті есе көп созылу беріктігіне ие, осылайша талшық пен шайырдың бірлескен әрекеттесуі арқылы соққы энергиясын жұтады.
Тәжірибелік растау мысалдары
Ford Mustang Shelby GT дрифт машинасының барлық денесі көміртегі талшықтан жасалған. 120 км/сағ жылдамдықтағы соққы сынағында болат денемен салыстырғанда дененің деформациясы 40% азайды, ал жолаушы бөлігі бүтін болып қалды. Жарыс деректері көміртегі талшық дененің соқтығысудан туындайтын жарақат алу қаупін 65% азайтатынын көрсетеді.
Кеңістік қоқыстарының соққысын шыдап, ұшу салмағын азайтуға мүмкіндік беретіндіктен, ғарыш саласы кемелердің корпусының негізгі материалы ретінде осы «берік, бірақ сынғыш емес» сипаттамаға тіреледі.
Тек қара түсті ме? Түрлі-түсті карбонды талшықтар ертеңгі жоқ озық сериялық өндіріске ие болды.
Әдеттегі карбонды талшық табиғи түрде қара түсті болып көрінеді, себебі оның бетіндегі sp² гибридтелген көміртек атомдарының π электрондық бұлттары көрінетін жарық спектрінің толық диапазонын жұтады. Дегенмен, бұл технологиялық тосқауыл қазір жеңілді.
Ухань мата университетінің академигі Сюй Вэйлиннің тобы әзірлеген микроскопиялық-наноқұрылымды бояу технологиясы карбонды талшыққа түрлі-түсті көрініс берді: Магнетронды шашырату арқылы талшық бетіне наномасштабты периодтық құрылымдар салып және жарық интерференция эффектілерін пайдаланып түс алу осы технологияның экологиялық таза, түсінің солмайтын екендігін және талшықтың бастапқы механикалық қасиеттерін сақтайтындығын қамтамасыз етеді. Қазіргі уақытта өндірілетін түрлі-түсті карбонды талшықтар қызыл, көк және алтын түстерін қамтиды және мына үш салада практикалық қолданысқа ие:
Бірінші реттік тұтыну секторы
Richard Mille Fruits коллекциясы қара және түсті көміртек талшығының ауыспалы қабаттарын бірге сығу арқылы жасалған апельсин түсті градиентті көміртек талшық корпусымен ерекшеленеді, ол HRC55 қаттылығына ие және болаттан жасалған корпусқа қарағанда 40% жеңілірек.
Автомобильді ыңғайлау саласы
Қызыл көміртек талшық спойлерлері өнімділік автомобильдерінің ерекше белгісіне айналды, ал кейбір отандық өндірушілер қазір ірі масштабты өндірісті қол жеткізді.
Ақылды киінетін құрылғылар саласы
Күміспен қапталған өткізгіш көміртек талшығынан жасалған денсаулық білезігі жүрек соғысын бақылайтын ғана емес, сонымен қатар деформацияланбай 100 000 иілуге шыдайтын беріктікке ие.
Бұл түрлі-түсті өнімдердің пайда болуы көміртек талшығын «индустриялық материал» дегеннен «мода элементіне» айналдыруда.
Жанжалды сынға шақыру: Көміртек талшығының келесі онжылдығы
Аэрокосмостағы инновациялық материалдардан тұтынушы нарықтардағы қолжетімді нұсқаларға дейінгі көміртегі талшықтардың дамуы тоқтаусыз жалғасуда. Оның құнының 30% электр энергиясына байланысты екенін, болашақта жасыл энергия көздері арқылы оны төмендетуге болатынын, металдарға қарағанда соққыға төзімділігінің анағұрлым жоғары екенін және түстерінің таңдау мүмкіндігінің үздіксіз кеңеюін ескерсек, көміртегі талшықтарды қоршаған «стеротиптер» технологиялық инновациялар арқылы біртіндеп жойылып жатқанын түсіну қиын емес.
© 2026 Zhangjiagang Weinuo Composites Co., Ltd. Барлық құқықтар қорғалған
EN
